Como funciona o calibrador automático de pneus

James Bond usa, os Hummers usam, muitos caminhoneiros usam, e enfim, muitos veículos militares têm usado há ano s. Estamos falando do calibrador automático de pneus, que permite o ajuste da pressão dos pneus para diversos tipos de terreno, obtendo assim melhor desempenho e segurança.

Atualmente, muitos dos carros de passeio vêm equipados com um sistema de monitoramento da pressão dos pneus, mas se a pressão não estiver correta será necessário parar o carro para calibrá-los.

Foto cedida por Manny's Hummer Swampers Tubulação do sistema central de calibragem de um Hummer

Existem muitos sistemas de calibragem automática no mercado, mas a maioria está disponível somente em veículos comerciais e militares. A exceção, é claro, é o CTIS (sistema central de calibragem dos pneus) no Hummer.

Neste artigo, conheceremos alguns dos sistemas de calibragem automática que estão disponíveis no mercado e saberemos quando existirá um destes sistemas para uso em carros de passeio.

De acordo com a AAA (em inglês) - American Automobile Association (Associação Americana do Automóvel), cerca de 80% dos carros rodam com um ou mais pneus descalibrados. Os pneus perdem ar naturalmente, através da permeação, mudanças de temperatura e especialmente quando se passa em buracos ou se bate um meio-fio. Eles podem perder de uma a duas libras (libras por polegada quadrada, lb/pol²) por mês no inverno e no verão a perda é ainda maior. E pode-se dizer se a calibragem está correta somente olhando para os pneus. É necessário o uso de um medidor de pressão. A falta de pressão nos pneus é ruim também para o consumo de combustível, para a dirigibilidade e a segurança.

Foto cedida pela Goodyear

Quando os pneus não estão com a pressão correta, a banda de rodagem desgasta-se mais rapidamente. De acordo com a Goodyear, se os pneus estão 20% abaixo da pressão, terão um desgaste 15% maior. Eles também podem aquecer mais rapidamente do que se estivessem com a calibragem correta e este aquecimento excessivo causa maior dano ao pneu. As áreas com cor mais fraca na figura abaixo mostram os pontos de maior desgaste na banda de rodagem.

Como os pneus são flexíveis, ficam achatados na base quando rodam. Esta área de contato retorna à sua forma original quando não está em contato com a pista. Este retorno cria uma onda de movimento e um pouco de atrito. Quando houver menos ar no pneu, esta onda é maior, e conseqüentemente o atrito resultante também – e atrito gera o calor. Se bastante calor for gerado, a borracha que une os cordonéis do pneu começa a derreter e o pneu se danifica. Veja Como funcionam os pneus para mais detalhes.

Devido à resistência extra criada por pneus que rodam abaixo da pressão indicada, o motor precisa trabalhar mais. As estatísticas da AAA mostram que pneus com mais de 2 libras de pressão abaixo do indicado ocasionam aumento do consumo de combustível em 10%. Durante o período de um ano, o gasto a mais com combustível pode ser bem significativo.

Sistema de monitoramento de pressão Existem várias tecnologias disponíveis no mercado para monitorar a pressão dos pneus e algumas ainda serão lançadas. Devido ao TREAD Act(em inglês), que é um conjunto de medidas editadas pelo governo norte-americano para melhorar a segurança dos motoristas nos EUA, todos os veículos terão que ter em breve um sistema de monitoramento da pressão dos pneus para indicar quando houver perda de ar. Este tipo de sistema de monitoramento da pressão do ar existe há décadas e é de série em alguns modelos de carros. Ele monitora a pressão do ar em cada um dos pneus e avisa o motorista se um pneu está com a pressão abaixo da especificada.

Os sistemas de calibragem automática têm três objetivos:

• detectar quando a pressão do ar em um pneu caiu. Isto significa que a pressão do ar em cada pneu tem que ser constante ou intermitentemente monitorada;
• avisar o motorista caso a pressão diminua;
• inflar o pneu até a pressão especificada. Isto significa que tem que existir um suprimento de ar e também uma válvula unidirecional que abra somente quando necessário.

Calibrador automático x pneus Não são os pneus que carregam o peso do carro e dos caminhões, é o ar dentro deles que faz isso. Os pneus que rodam vazios usam um material em sua estrutura, que suporta o peso do carro mesmo com um ou mais pneus vazios. Isso torna possível que você rode mesmo com um furo no pneu ou com a pressão abaixo da especificada. Os pneus que rodam vazios são construídos usando camadas alternadas de cordonéis e borracha resistentes ao calor e um material que suporta o peso e tem uma forma triangular para reforçar os flancos e evitar que dobrem sob o aro quando a pressão está muito baixa. O calibrador automático, por outro lado, é projetado para manter a pressão dos pneus. Os sistemas de calibragem automática são projetados mais para pequenos vazamentos e a otimização do desempenho e segurança do que para manter o veículo rodando sobre um pneu que não tem mais ar.

Os sistemas de calibragem automática disponíveis variam na aparência, mas possuem alguns elementos em comum:

• todos usam algum tipo de válvulapara isolar os pneus individualmente e evitar o fluxo de ar dos outros pneus quando um deles está sendo checado ou inflado;
• eles têm um método para detectar a pressão dos pneus. Isto é feito, na maioria dos casos, por sensores centrais, que enviam dados para uma unidade de controle eletrônico que informa o motorista;
• possuem também uma fonte de ar, que geralmente vem de algum sistema já instalado no carro, como o sistema de freios ou sistema pneumático. Entretanto, quando um sistema já existente for usado, é necessário estar certo de que isto não prejudicará a função original do sistema como fonte de ar. Por esta razão, existem checagens de segurança para assegurar que existe pressão de ar suficiente na fonte primária antes desse ar ser usado para a calibragem dos pneus;
• é preciso haver uma maneira deenviar o ar da fonte para os pneus, o que geralmente é feito através do eixo. Os sistemas usam um eixo com uma junta no cubo de roda e uma mangueira que liga o cubo à válvula do pneu, ou então tubos são instalados através do eixo usando o próprio eixo como duto;
• é necessária uma saída para o escape de pressão para que o ar do pneu saia sem danificar as juntas do cubo da roda ou os retentores do eixo traseiro.

Agora, veremos como cada um dos sistemas de calibragem automática disponíveis no mercado usa estes elementos para fazer o sistema funcionar, começando com o CTIS.

Os antigos CTIS Em 1984, a GM instalou o CTIS nas picapes e Blazers utilitárias, e estes veículos têm sido usadas pelos militares desde meados dos anos 80. Eles são modelos Blazers e picapes de porte grande da Chevrolet que possuem equipamento especial para uso militar.

A idéia por trás do CTIS - Sistema Central de Calibragem dos Pneus - é fornecer controle sobre a pressão do ar em cada pneu como uma maneira de melhorar o desempenho em terrenos diferentes. Se você baixar a pressão em um pneu, por exemplo, isto cria uma maior área de contato entre o pneu e o solo e torna mais fácil o ato de dirigir em terrenos mais moles. Isto também causa menos danos na superfície. Isto é importante em terrenos onde está sendo realizado algum tipo de trabalho de terra ou em plantações. Ao fornecer ao motorista controle direto da pressão em cada um dos pneus, a capacidade de manobra é bem otimizada.

Uma outra função do CTIS é manter a pressão dos pneus se houver um pequeno vazamento ou furo. Neste caso, o sistema controla a calibragem automaticamente baseado na pressão especificada pelo motorista.

Há dois fabricantes principais do CTIS: a americana Dana Corporation e a francesa Syegon (uma divisão da GIAT). O sistema da Dana Corporation tem duas versões: o CTIS para uso militar (desenvolvido pela PSI) e o TPCS (sistema de controle da pressão dos pneus) para uso comercial e maquinário pesado.

Por dentro do CTIS
Eis uma visão geral do sistema:

Uma válvula de roda está localizada na extremidade de cada uma das rodas. Para rodas duplas, as válvulas são conectadas somente à roda externa para que a pressão entre os dois pneus possa ser equilibrada. Parte do trabalho da válvula da roda é isolar o pneu do sistema quando este não está sendo usado para permitir que a pressão escape da junta e aumente a sua vida útil. Ela também possibilita encher e esvaziar o pneu de acordo com a vontade do motorista.

Uma unidade de controle eletrônico (ECU) montada atrás do banco do passageiro é o que coordena o sistema. Ela processa os comandos do motorista, monitora todos os sinais através do sistema e faz o sistema checar a pressão dos pneus a cada dez minutos para assegurar que a pressão selecionada está sendo mantida. A ECU envia comandos para a unidade de controle pneumático, que controla diretamente as válvulas das rodas e o sistema de ar. A unidade de controle pneumático também contém um sensor que transmite as leituras de pressão dos pneus para a ECU.

Um painel de controle do operador permite que o motorista selecione ajustes da pressão dos pneus que se adeqüem às condições presentes. Este controle montado no painel do veículo mostra a pressão dos pneus, os ajustes selecionados e o status do sistema. Quando o motorista seleciona um ajuste de pressão dos pneus, sinais do painel de controle são enviados para a unidade de controle eletrônico, que seguem para o controle pneumático e depois para as válvulas das rodas.

Quando um veículo está se movendo rapidamente, em uma auto-estrada por exemplo, a pressão dos pneus deve ser maior para evitar danos. O CTIS possui um sensor de velocidade que envia os dados da velocidade do veículo para a unidade de controle eletrônico. Se o veículo continuar a se mover com uma velocidade alta por um certo período de tempo, o sistema automaticamente enche os pneus com a pressão apropriada para aquela velocidade.

Este tipo de sistema usa o ar do mesmo compressor que fornece ar para os freios. Um comutador de pressão controla e dá prioridade ao sistema de freios, evitando que o CTIS pegue ar do tanque de suprimento antes que o sistema de freio esteja completamente carregado.

Uma visão mais detalhada
É isto o que acontece na estrada: a unidade de controle eletrônico faz a unidade de controle pneumático checar a pressão e enche ou esvazia o pneu de acordo com a pressão selecionada. Se o sistema determinar que a pressão está baixa, ele primeiro checa para assegurar que a pressão nos freios está correta. Se estiver baixa, ele aplica uma pequena pressão na válvula da roda para permitir a elevação da pressão. Se os pneus estão acima da pressão, o sistema aplica um pequeno vácuo na válvula da roda. Quando a unidade de controle pneumático diz que a pressão adequada foi alcançada a válvula se fecha.

O sistema de calibragem automática do Hummer: na roda

Nesta ilustração você pode ver o caminho que o ar faz para encher ou esvaziar o pneu quando chega à roda. A tubulação corre do compressor de ar do veículo através do cubo de roda e então para a válvula da roda. O "engate de desconexão rápida" permite que o pneu seja separado do sistema CTIS para remoção e conserto. Este diagrama também mostra a característica do Hummer de rodar com o pneu vazio, que permite que o pneu continue a suportar o peso do veículo mesmo sem nenhum ar.